DE112015000427B4 - Cutting tool with partially removed layer on it - Google Patents
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Abstract
Schneidwerkzeug mit einer säulenartigen Form zum Zerspanen eines Werkstücksdurch Drehen, während eine Mitte eines Spitzenendes mit dem Werkstück in Kontakt steht, wobeieine verschleißfeste Schicht an dem Spitzenende ausgebildet ist,dadurch gekennzeichnet, dassdas Basismaterial für das Spitzenende des Schneidwerkzeugs eine Sinterlegierung ist, undein Teil oder die gesamte verschleißfeste Schicht, die in einem Abstand von 0,01 R bis 0,8 R von einer Mitte des Spitzenendes ausgebildet ist, entfernt ist, wobei R der Radius des säulenartigen Schneidwerkzeugs ist.A cutting tool having a columnar shape for cutting a workpiece by turning while a center of a tip end is in contact with the workpiece, a wear-resistant layer being formed at the tip end, characterized in that the base material for the tip end of the cutting tool is a sintered alloy, and a part or the entire wear-resistant layer formed at a distance of 0.01R to 0.8R from a center of the tip end is removed, where R is the radius of the columnar cutter.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schneidwerkzeug mit einer säulenartigen Form zum Zerspanen eines Werkstücks durch Drehen, während eine Mitte eines Spitzenendes mit dem Werkstück in Kontakt steht.The invention relates to a cutting tool having a columnar shape for cutting a workpiece by turning while a center of a tip end is in contact with the workpiece.
Ein Schneidwerkzeug nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 in Form eines Bohrers ist aus
Ein Schneidwerkzeug nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 2 in Form eines Bohrers mit Wendeschneidplatten ist aus
Ein Bohrer ist ein Schneidwerkzeug, das zum Schneiden von runden Löchern in einem Werkstück verwendet wird. Die Schneidklingen des Bohrers sind spiralförmig an einem Außenumfangsabschnitt eines stabförmigen Materials ausgebildet, das aus Stahl oder einer superharten Legierung besteht, und das Spitzenende des Bohrers ist mit einer konischen Form ausgebildet.A drill is a cutting tool used to cut round holes in a workpiece. The cutting blades of the drill are spirally formed on an outer peripheral portion of a bar-shaped material made of steel or super hard alloy, and the tip end of the drill is formed in a tapered shape.
Ein Kugelfräser weist eine ähnliche Form wie der Bohrer auf und hat ein kugelförmige Spitzenende, so dass er als Werkzeug hauptsächlich zum Schneiden einer gebogenen Fläche verwendet wird.A ball end mill is similar in shape to the drill and has a spherical tip end, so it is used as a tool mainly for cutting a curved surface.
Solche Werkzeuge, wie Bohrer oder Kugelfräser, weisen ein konisches Spitzenende oder ein kugelförmiges Spitzenende auf, dessen Mittelteil während des Schneidprozesses in Kontakt mit einem Werkstück steht und die Zerspanung durchführt, während es um den Mittelteil herum gedreht wird.Such tools as drills or ball end mills have a tapered tip end or a spherical tip end, the center part of which is in contact with a workpiece during the cutting process and performs cutting while being rotated around the center part.
Zur Verbesserung der Zerspanungslebensdauer wird, wie beispielsweise in
Wenn ein Werkzeug, wie beispielsweise ein Bohrer oder Kugelfräser gedreht wird, steht der Mittelpunkt mit dem Werkstück mit einer langsamen Geschwindigkeit in Kontakt, da das Spitzenende und eine Schneidklinge, die das Werkstück kontaktieren, Geschwindigkeiten aufweisen, die proportional zu einem Wert eines Radius R von einem Mittelpunkt, der ein Basispunkt ist, zunehmen, und je weiter ein Teil von den Mittelpunkten entfernt ist, desto größer ist die Geschwindigkeit des Abschnitts, der mit dem Werkstück in Kontakt steht.When a tool such as a drill or ball end mill is rotated, the center is in contact with the workpiece at a slow speed because the tip end and a cutting blade contacting the workpiece have velocities proportional to a value of a radius R of a center point, which is a base point, increase, and the farther a part is from the centers, the faster the speed of the portion in contact with the workpiece.
Ferner stehen die Mittelpunkte eines Bohrers und eines Kugelfräsers mit einem Werkstück mit einer ultraniedrigen Geschwindigkeit in Kontakt, doch tritt in diesem Bereich der ultraniedrigen Geschwindigkeit ein sogenannter ultrabrüchiger Verschleiß aufgrund von Ermüdung und insbesondere durch hohen Druck auf, der durch die hohe Vorschubgeschwindigkeit bei Hochgeschwindigkeitsbohrfunktionen entsteht, was den mikrobrüchigen Verschleiß des Mittelteils einer unteren Schneidkante beschleunigt, und dies wird zu einer Hauptursache der Verkürzung einer Werkzeuglebensdauer eines Bohrers oder Kugelfräsers.Further, the centers of a drill and a ball end mill are in contact with a workpiece at an ultra-low speed, but in this ultra-low-speed range, so-called ultra-brittle wear occurs due to fatigue and particularly high pressure generated by the high feed rate in high-speed drilling operations. which accelerates the micro-brittle wear of the middle part of a lower cutting edge, and this becomes a major cause of shortening of a tool life of a drill or ball end mill.
Außerdem wird für zusätzliche Dekoration oder zur Identifizierung, ob das Werkzeug verwendet werden kann, eine Deckschicht auf einer verschleißfesten Schicht des Schneidwerkzeugs ausgebildet, auf dem eine verschleißfeste Schicht ausgebildet ist, und wenn die Deckschicht auf solche Art gebildet wird, sollte sich die ausgebildete Deckschicht ohne Beschädigung an der verschleißfesten Schicht mühelos entfernen lassen.
Allerdings ist dieses technische Merkmal vorgesehen, um Beschädigungen an der verschleißfesten Schicht zu entfernen, wenn die Deckschicht entfernt wird, vor der Durchführung eines Hauptzerspanungsvorgangs, nicht um ein Konzept zur Verbesserung einer Zerspanungslebensdauer durch Ablösen der verschleißfesten Schicht selbst zu offenbaren.However, this technical feature is intended to remove damages on the wear-resistant layer when the covering layer is removed before performing a main cutting operation, not to disclose a concept of improving a cutting life by peeling off the wear-resistant layer itself.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schneidwerkzeug bereitzustellen, mit Hilfe dessen die Verkürzung der Zerspanungslebensdauer eines Schneidwerkzeugs verhindert werden kann, die durch mikrobrüchigen Verschleiß verursacht wird, der in einem Schneidwerkzeug, wie beispielsweise einem Bohrer oder einem Kugelfräser, entsteht.The object of the present invention is to provide a cutting tool by means of which the shortening of the cutting life of a cutting tool caused by microcracking wear generated in a cutting tool such as a drill or a ball end mill can be prevented.
Diese Aufgabe wir durch ein Schneidwerkzeug gemäß Patentanspruch 1 sowie weiterhin durch ein Schneidwerkzeug gemäß Patentanspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.This object is achieved by a cutting tool according to
Gemäß der vorliegenden Erfindung nach Patentanspruch 1 wird ein Teil einer verschleißfesten Schicht, die an einem Spitzenende eines Werkzeugs, wie beispielsweise eines Bohrers oder eines Kugelfräsers ausgebildet ist, selektiv in einem Abstand von 0,01 R bis 0,8 R (wobei R der Radius des säulenartigen Werkzeugs ist) von einer Mitte des Spitzenendes entfernt, so dass Verschleiß und die Ausbreitung des Verschleißes, der durch mikrobrüchigen Verschleiß verursacht wird, welcher üblicherweise bei einem Bohrer oder Kugelfräser entsteht, verhindert werden, und die Zerspanungslebensdauer eines Bohrers oder eines Kugelfräsers dadurch entscheidend verbessert werden kann.According to the present invention of
Gemäß der vorliegenden Erfindung nach Patentanspruch 2 wird außerdem ein Teil einer verschleißfesten Schicht, die auf einer Freifläche einer Schneidplatte ausgebildet und lösbar an einem Spitzenende eines Werkzeugs, wie beispielsweise eines Bohrers oder eines Kugelfräsers befestigt ist, selektiv in einem Abstand von 0,01 R bis 0,8 R (wobei R der Radius des säulenartigen Werkzeugs ist) von einer Mitte des Spitzenendes entfernt, so dass Verschleiß und die Ausbreitung des Verschleißes, der durch mikrobrüchigen Verschleiß verursacht wird, welcher während des Zerspanens entsteht, verhindert werden, und die Standzeit einer Schneidplatte dadurch deutlich verbessert werden kann.In addition, according to the present invention of claim 2, a part of a wear-resistant layer formed on a flank face of a tip and detachably fixed to a tip end of a tool such as a drill or a ball end mill is selectively cut at a distance of 0.01R to 0.8 R (where R is the radius of the columnar tool) away from a center of the tip end, so that wear and propagation of wear caused by micro-brittle wear generated during cutting are prevented, and the tool life is a Cutting plate can thereby be significantly improved.
Die verschleißfeste Schicht kann durch Spitzenendpolieren teilweise entfernt werden. Ein Teil der verschleißfesten Schicht wird durch Spitzenendpolieren selektiv von der Mitte des Spitzenendes des Bohrers oder Kugelfräsers bis zu einem vorgegebenen Bereich entfernt, um mikrobrüchigen Verschleiß einzuschränken, der in einem Bereich mit ultralangsamer Geschwindigkeit entsteht, um dadurch die Zerspanungslebensdauer des Schneidwerkzeugs wie beispielsweise des Bohrers oder des Kugelfräsers deutlich zu verbessern.The wear-resistant layer can be partially removed by tip-finishing. A part of the wear-resistant layer is selectively removed from the center of the tip end of the drill or ball end mill to a predetermined area by tip end polishing to restrict microbrittle wear generated in an ultra-low speed area, thereby increasing the cutting life of the cutting tool such as the drill or of the ball end mill to improve significantly.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Darstellung des „Werkzeugradius R“ in einem Bohrer mit einer oder mehreren festen Wendeschneidplatten, die an einem Schaftabschnitt und einem Spitzenende eines säulenartigen Bohrerkörpers befestigt/davon gelöst werden können, -
2 eine schematische Darstellung eines Spitzenendes, auf dem eine verschleißfeste Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung entfernt wird, -
3 eine schematische Darstellung eines Zustandes (schraffierter Abschnitt in der Zeichnung), bei dem eine verschleißfeste Schicht, die auf einer Freifläche einer Schneidplatte ausgebildet ist, welche wie eine Wendeschneidplatte an einem Bohrer befestigt ist, entfernt wurde, -
4 eine Fotografie, die eine Mitte und einen Rand eines Spitzenendes eines Bohrers nach Durchführung eines Bohrvorgangs mithilfe eines Bohrers zeigt, bei dem eine verschleißfeste Schicht gemäß einemBeispiel 1 der vorliegenden Erfindung teilweise entfernt wurde, -
5 eine Fotografie, die eine Mitte und einen Rand eines Spitzenendes eines Bohrers nach Durchführung eines Bohrvorgangs mithilfe eines Bohrers zeigt, bei dem eine verschleißfeste Schicht gemäß einem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung teilweise entfernt wurde, -
6 eine perspektivische Darstellung eines Prozesses zum Fixieren von zwei oder mehr lösbaren Wendeschneidplatten an einem Spitzenende eines Schaftabschnitts und einem säulenartigen Bohrerkörper, -
7 Fotografien der Zustände von Schneidplatten nach Durchführung von Zerspanungstests (130 Löcher) mithilfe von Bohrern, die mit Schneidplatten gemäßBeispiel 3 undVergleichsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung ausgestattet waren, -
8 zeigt Fotografien einer Reihe von gebohrten Löchern bis zu einem Ende der Standzeit, Ursachen für das Ende der Standzeit und die Zustände der Schneidplatten nach Durchführung der Zerspanungstests unter einer anderen Zerspanungsbedingung mithilfe von Bohrern, die mit Schneidplatten gemäßBeispiel 3 undVergleichsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung ausgestattet waren, -
9 eine Fotografie, die eine Mitte und einen Rand eines Spitzenendes eines Bohrers nach Durchführung eines Bohrvorgangs mithilfe eines Bohrers zeigt, bei dem eine verschleißfeste Schicht gemäßVergleichsbeispiel 1 ausgebildet ist, -
10 eine Fotografie, die eine Mitte und einen Rand eines Spitzenendes eines Bohrers nach Durchführung eines Bohrvorgangs mithilfe eines Bohrers zeigt, bei dem eine verschleißfeste Schicht gemäß Vergleichsbeispiel 2 ausgebildet ist, -
11 eine Fotografie, die eine Mitte und einen Rand eines Spitzenendes eines Bohrers nach Durchführung eines Bohrvorgangs mithilfe eines Bohrers zeigt, bei dem eine verschleißfeste Schicht gemäßVergleichsbeispiel 3 ausgebildet ist, -
12 eine Fotografie, die eine Mitte und einen Rand eines Spitzenendes eines Bohrers nach Durchführung eines Bohrvorgangs mithilfe eines Bohrers zeigt, bei dem eine verschleißfeste Schicht gemäß Vergleichsbeispiel 4 ausgebildet ist.
-
1 a representation of “tool radius R” in a drill with one or more fixed indexable inserts that can be attached/detached to/from a shank portion and a tip end of a columnar drill body, -
2 a schematic representation of a tip end on which a wear-resistant layer is removed according to the present invention, -
3 Fig. 12 is a schematic representation of a state (shaded portion in the drawing) in which a wear-resistant layer formed on a flank face of an insert fixed to a drill like an indexable insert has been removed; -
4 12 is a photograph showing a center and an edge of a tip end of a drill after drilling is performed using a drill from which a wear-resistant layer is partially removed according to Example 1 of the present invention. -
5 12 is a photograph showing a center and an edge of a tip end of a drill after drilling is performed using a drill from which a wear-resistant layer is partially removed according to Example 2 of the present invention. -
6 a perspective view of a process of fixing two or more detachable indexable inserts to a tip end of a shank portion and a columnar drill body, -
7 Photographs of the states of inserts after conducting cutting tests (130 holes) using drills equipped with inserts according to Example 3 and Comparative Example 5 of the present invention, -
8th shows photographs of a series of drilled holes up to an end of life, causes of the end of life and the states of the inserts after conducting the cutting tests under a different cutting condition using drills equipped with inserts according to Example 3 and Comparative Example 5 of the present invention were, -
9 12 is a photograph showing a center and an edge of a tip end of a drill after drilling is performed using a drill on which a wear-resistant layer is formed according to Comparative Example 1. -
10 12 is a photograph showing a center and an edge of a tip end of a drill after drilling is performed using a drill in which a wear-resistant layer is formed according to Comparative Example 2; -
11 12 is a photograph showing a center and an edge of a tip end of a drill after drilling is performed using a drill on which a wear-resistant layer is formed according to Comparative Example 3. -
12 14 is a photograph showing a center and an edge of a tip end of a drill after drilling is performed using a drill on which a wear-resistant layer according to Comparative Example 4 is formed.
In der vorliegenden Erfindung ist ein „Werkzeugradius R“ eines gewöhnlichen Bohrers oder eines gewöhnlichen Schaftfräsers ein Radius eines Säulenteils eines säulenartigen Werkzeugs und bedeutet einen Radius im Fall einer runden Form, und bedeutet einen Radius eines einbeschriebenen Kreises im Falle einer polygonalen Form.In the present invention, a "tool radius R" of an ordinary drill or an ordinary end mill is a radius of a columnar part of a columnar tool and means a radius in the case of a round shape, and means a radius of an inscribed circle in the case of a polygonal shape.
Insbesondere bezeichnet im Falle eines Bohrers oder eines Schaftfräsers, die mit einer Wendeschneidplatte versehen sind, wie in
Als Ergebnis von Forschungen zu einer Lösung für die Verschlechterung einer Werkzeugstandzeit aufgrund des mikrobrüchigen Verschleißes, der in einem Bereich mit ultraniedriger Geschwindigkeit an einem mittleren Teil während eines Schneidvorgangs unter Verwendung eines Bohrers oder Kugelfräsers entsteht, und aufgrund eines hohen Drucks, der durch die hohe Vorschubgeschwindigkeit entsteht, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass die Zerspanungslebensdauer durch Einschränken des mikrobrüchigen Verschleißes verbessert werden kann, wenn ein Spitzenendpolieren, bei dem ein Teil einer verschleißfesten Schicht, die an einem unteren Schneidkantenteil ausgebildet ist, der einen Bereich mit ultraniedriger Geschwindigkeit des mittleren Spitzenendenteils des Bohrers einschließt, teilweise innerhalb eines Bereichs von 0,01 R bis 0,8 R im Radius (1,6 R im Durchmesser) von der Mitte des Spitzenendes entfernt wird, durch einen Prozess wie beispielsweise Läppen durchgeführt wird, wie in
Außerdem wurde, wie in
Wenn die wasserfeste Schicht in einer einzigen Lage ausgebildet ist, kann ein Teil davon entfernt werden, oder wenn sie mehrlagig ausgebildet ist, kann ein Teil oder die Gesamtheit jeder einzelnen Lage entfernt werden, die die mehrlagige Schicht bilden. Wenn dabei das Verhältnis der Dicke der entfernten Dünnschicht zur Gesamtdicke der verschleißfesten Schicht etwa 1 - 90 % an einer Position beträgt, an der die Dünnschicht maximal entfernt wird, kann der Effekt der vorliegenden Erfindung erzielt werden, doch wird die Dicke vorzugsweise um 5 % bis 30 % entfernt.When the waterproof layer is formed in a single layer, a part thereof may be removed, or when it is formed in multiple layers, a part or all of each individual layer constituting the multiple layer may be removed. Here, when the ratio of the thickness of the removed thin film to the total thickness of the wear-resistant layer is about 1 - 90% at a position where the thin film is removed maximally, the effect of the present invention can be achieved, but the thickness is preferably increased by 5% to 30% removed.
Auch im Fall einer Freifläche, die lösbar an dem Spitzenende des Bohrers befestigt ist, kann der Effekt der vorliegenden Erfindung erzielt werden, wenn etwa 1 bis 100 % der Gesamtdicke der verschleißfesten Schicht entfernt wird, doch wird die Dicke der Dünnschicht vorzugsweise um 5 % bis 30 % entfernt.Also in the case of a flank face that is detachably attached to the tip end of the drill, the effect of the present invention can be obtained when about 1 to 100% of the total thickness of the wear-resistant layer is removed, but the thickness of the thin layer is preferably reduced by 5% to 30% removed.
Die entfernte Region der verschleißfesten Schicht sollte in einem Bereich von 0,01 R bis 0,8 R von der Mitte des Spitzenendes liegen. Dies liegt daran, dass, wenn die entfernte Region der verschleißfesten Schicht 0,8 R überschreitet, die Standzeit eines Schneidwerkzeugs aufgrund der Abnahme der Verschleißfestigkeit verkürzt wird, und wenn eine Region von weniger als 0,01 R entfernt wird, ist es schwierig, den mikrobrüchigen Verschleiß ausreichend einzuschränken. Ein erwünschter Bereich zum Entfernen der verschleißfesten Schicht beträgt 0,02 R bis 0,6 R, und ein besonders erwünschter Bereich zum Entfernen der verschleißfesten Schicht beträgt 0,02 R bis 0,5 R.The removed region of the wear-resistant layer should be in a range of 0.01R to 0.8R from the center of the tip end. This is because when the removed region of the wear-resistant layer exceeds 0.8R, the life of a cutting tool is shortened due to the decrease in wear resistance, and when a region less than 0.01R is removed, it is difficult to keep the limit micro-brittle wear sufficiently. A desirable range for removing the wear-resistant layer is 0.02R to 0.6R, and a particularly desirable range for removing the wear-resistant layer is 0.02R to 0.5R.
Das Schneidwerkzeug kann ein Bohrer oder ein Kugelfräser sein, doch schließt die erfinderische Idee der vorliegenden Erfindung das Entfernen eines vorgegebenen Bereichs um einen mittleren Kontaktabschnitt in einem Schneidwerkzeug ein, das einen Zerspanungsprozess ähnlich dem Bohrer oder dem Kugelfräser durchführt, und bei dem der Verschleiß und die Ausbreitung des Verschleißes in ähnlichen Mechanismen entstehen.The cutting tool may be a drill or a ball end mill, but the inventive idea of the present invention includes removing a predetermined area around a central contact portion in a cutting tool that performs a cutting process similar to the drill or the ball end mill, and in which the wear and the Propagation of wear in similar mechanisms arise.
Die verschleißfeste Schicht kann aus einer einlagigen Dünnschicht oder einer mehrlagigen Dünnschicht bestehen, und die einlagige Schicht oder die mehrlagige Schicht beinhalten mindestens eine Dünnschicht, die mindestens eine Art eines Elementes enthält, das aus metallischen Elementen der Gruppen IVa, Va oder VIa im Periodensystem, Al oder Si gewählt wird, und mindestens eine Art eines nicht metallischen Elements, das aus N, C oder O gewählt wird. Die verschleißfeste Schicht kann beispielsweise TiCN, TiAlN, TiAlCrN, oder Al2O3 enthalten.The wear-resistant layer may consist of a single-layer thin film or a multi-layer thin film, and the single-layer film or the multi-layer film includes at least one thin film containing at least one kind of element selected from metallic elements of Group IVa, Va or VIa in the periodic table, Al or Si is selected, and at least one kind of nonmetallic element selected from N, C or O. The wear-resistant layer can contain, for example, TiCN, TiAlN, TiAlCrN, or Al 2 O 3 .
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung ausführlicher anhand von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispielen davon beschrieben.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of working examples of the present invention and comparative examples thereof.
Beispiel 1example 1
Eine superharte Legierung, die 10 % Co enthielt, wurde als Basismaterial verwendet, wurde dann zu einer Bohrerform der Modellnummer TPD150B von Korloy Inc. zerspant, und eine verschleißfeste Schicht wurde auf einer Fläche des Bohrers durch Abscheiden einer TiAlCrN-Dünnschicht mit einer Dicke von etwa 5 µm unter Verwendung eines TiAlCr-Targets mithilfe eines Lichtbogenionenplattierungsverfahrens ausgebildet, bei dem es sich um ein Vakuumaufdampfverfahren handelt.A super hard alloy containing 10% Co was used as a base material then machined into a drill shape of model number TPD150B by Korloy Inc., and a wear-resistant layer was formed on a surface of the drill by depositing a TiAlCrN thin film to a thickness of about 5 µm using a TiAlCr target using an arc ion plating process in which it is a vacuum evaporation process.
Anschließend wurde Spitzenendpolieren bezüglich der TiAlCrN-Dünnschicht bis zu etwa 0,2 R von dem Mittelteil durch Aufstrahlen eines Mediums (eines Verbundschleifmittels mit Diamantpartikeln und Polymerpartikeln) mit einem Druck von 2 bar für 10 Sekunden unter Verwendung einer Mikrostrahlvorrichtung durchgeführt, wodurch die verschleißfeste Schicht teilweise entfernt wurde, wie in
Anschließend werden 336 Löcher unter Verwendung eines Bohrers gebohrt, an dem das oben genannte Spitzenendpolieren durchgeführt wurde, bei einer Schnittgeschwindigkeit von 100 m/min, einem Vorschub pro Klinge von 0,25 mm/Zahn, einer Lochtiefe von 50 mm und nassen Bearbeitungsbedingungen unter Verwendung von SCM440 als Werkstück.Then, 336 holes are drilled using a drill on which the above tip-end polishing has been performed, at a cutting speed of 100 m/min, a feed per blade of 0.25 mm/tooth, a hole depth of 50 mm, and using wet machining conditions from SCM440 as workpiece.
Wie in
Beispiel 2example 2
Das Spitzenendpolieren wurde bis zu etwa 0,2 R an einem mittleren Abschnitt bezüglich eines handelsüblichen Bohrers von Korloy Inc. (Modellnummer TPD130B und Beschichtung PC5300 (TiAlN-System und Dünnschichtdicke von etwa 3 µm)) durch Aufstrahlen eines Mediums (eines Verbundschleifmittels mit Diamantpartikeln und Polymerpartikeln) mit einem Druck von 2 bar für 10 Sekunden unter Verwendung einer Aero-Läppvorrichtung durchgeführt, wodurch die verschleißfeste Schicht teilweise entfernt wurde, wie in
Dann wurden 570 Löcher unter Verwendung eines Bohrers gebohrt, an dem das oben genannte Spitzenendpolieren durchgeführt wurde, bei einer Schnittgeschwindigkeit von 100 m/min, einem Vorschub pro Klinge von 0,25 mm/Zahn, einer Lochtiefe von 50 mm und nassen Bearbeitungsbedingungen unter Verwendung von SCM440 als Werkstück.Then, 570 holes were drilled using a drill on which the above tip-end polishing was performed, at a cutting speed of 100 m/min, a feed per blade of 0.25 mm/tooth, a hole depth of 50 mm, and using wet machining conditions from SCM440 as workpiece.
Wie in
Beispiel 3Example 3
Eine Freifläche (ein schraffierter Teil in der Zeichnung) einer Schneidplatte, wie in
Die wie oben vorbereitete Schneidplatte nach Beispiel 3 wurde in einem Bohrerhalter mit einem Durchmesser von 20 mm montiert, wie in
Wie auf der linken Seite von
Anschließend wurde die Schneidplatte gemäß Beispiel 3 in einem Bohrerhalter mit dem Durchmesser von 20 mm montiert, und ein Zerspanungstest wurde dann unter folgenden Schnittbedingungen durchgeführt: eine Geschwindigkeit von 120 m/min, ein Vorschub pro Umdrehung von 0,08 mm/U, eine Eindringungstiefe von 90 mm und eine nasse Arbeitsbedingung, unter Verwendung von STS304 als Werkstück.Subsequently, the cutting insert according to Example 3 was mounted in a drill holder with a diameter of 20 mm, and a chipping test was then carried out under the following cutting conditions conditions: a speed of 120 m/min, a feed per revolution of 0.08 mm/rev, a penetration depth of 90 mm and a wet working condition, using STS304 as a workpiece.
Wie in
Vergleichsbeispiel 1Comparative example 1
Eine superharte Legierung, die 10 % Co enthielt, wurde als Basismaterial verwendet, wurde dann zu einer Bohrerform der Modellnummer TPD150B von Korloy Inc. geschnitten, und eine verschleißfeste Schicht wurde auf der Fläche des Bohrers durch Abscheiden einer TiAlCrN-Dünnschicht mit einer Dicke von etwa 5 µm unter Verwendung eines TiAlCr-Targets mithilfe eines Lichtbogenionenplattierungsverfahrens ausgebildet, bei dem es sich um ein Vakuumaufdampfverfahren handelt.A super hard alloy containing 10% Co was used as the base material, was then cut into a drill shape of model number TPD150B by Korloy Inc., and a wear-resistant layer was formed on the surface of the drill by depositing a TiAlCrN thin film with a thickness of about 5 µm formed using a TiAlCr target using an arc ion plating process, which is a vacuum evaporation process.
Mithilfe des Bohrers, an dem die verschleißfeste Schicht wie oben beschrieben ausgebildet war, wurden 336 Löcher unter derselben Bedingung wie in den Beispielen gebohrt.Using the drill on which the wear-resistant layer was formed as described above, 336 holes were drilled under the same condition as in Examples.
Wie in
Beim Vergleichen dieses Ergebnisses mit dem in den Beispielen der vorliegenden Erfindung zeigt sich, dass ein beachtlicher Unterschied in der Schneidleistung besteht, obwohl Vergleichsbeispiel 1 dieselben Bedingungen wie Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung mit der Ausnahme hat, dass lediglich das Spitzenendpolieren nicht durchgeführt wurde.Comparing this result with that in Examples of the present invention, although Comparative Example 1 has the same conditions as Example 1 of the present invention except that only the tip end polishing was not performed, there is a remarkable difference in cutting performance.
Vergleichsbeispiel 2Comparative example 2
Eine superharte Legierung, die 10 % Co enthielt, wurde als Basismaterial verwendet, wurde dann zu einer Bohrerform der Modellnummer TPD150B von Korloy Inc. geschnitten, und eine verschleißfeste Schicht wurde auf der Fläche des Bohrers durch Abscheiden einer TiAlN-Dünnschicht mit einer Dicke von etwa 3 µm unter Verwendung eines TiAl-Targets mithilfe eines Lichtbogenionenplattierungsverfahrens ausgebildet, bei dem es sich um ein Vakuumaufdampfverfahren handelt.A super hard alloy containing 10% Co was used as the base material, was then cut into a drill shape of model number TPD150B by Korloy Inc., and a wear-resistant layer was formed on the surface of the drill by depositing a TiAlN thin film with a thickness of about 3 µm formed using a TiAl target using an arc ion plating process, which is a vacuum evaporation process.
Mithilfe des Bohrers, an dem die verschleißfeste Schicht wie oben beschrieben ausgebildet war, wurde das Bohren unter derselben Bedingung wie in den Beispielen durchgeführt.Using the drill on which the wear-resistant layer was formed as described above, drilling was performed under the same condition as in Examples.
Wie in
Vergleichsbeispiel 3Comparative example 3
Eine superharte Legierung, die 10% Co enthielt, wurde als Basismaterial verwendet, wurde dann zu einer Bohrerform der Modellnummer TPD150B von Korloy Inc. geschnitten, und eine verschleißfeste Schicht mit einer Gesamtdicke von etwa 8 µm wurde auf der Oberfläche des Bohrers durch Ausbilden einer MT-TiCN-Dünnschicht von 4 µm und einer Al2O3-Dünnschicht von 4 µm durch chemische Aufdampfung gebildet.A super hard alloy containing 10% Co was used as a base material, was then cut into a drill shape of model number TPD150B by Korloy Inc., and a wear-resistant layer with a total thickness of about 8 µm was formed on the surface of the drill by forming an MT 4 µm TiCN thin film and 4 µm Al 2 O 3 thin film formed by chemical vapor deposition.
Mithilfe des Bohrers, an dem die verschleißfeste Schicht wie oben beschrieben ausgebildet war, wurde das Bohren unter derselben Bedingung wie in den Beispielen durchgeführt.Using the drill on which the wear-resistant layer was formed as described above, drilling was performed under the same condition as in Examples.
Wie in
Vergleichsbeispiel 4Comparative example 4
Das Bohren erfolgte unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 2 mithilfe eines handelsüblichen Bohrers (Modellnummer TPD130B, Beschichtungstyp PC5300 (TiAlN, Dünnschichtdicke von etwa 3 µm) von Korloy Inc.Drilling was performed under the same conditions as in Example 2 using a commercially available drill (model number TPD130B, coating type PC5300 (TiAlN, thin film thickness of about 3 µm) made by Korloy Inc.
Wie in
Vergleichsbeispiel 5Comparative example 5
Der Zerspanungstest erfolgte unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 3, um Vergleichsbeispiel 5 mit Beispiel 3 zu vergleichen, unter Verwendung eines Produktes von Korloy Inc. mit der Modellnummer XOMT07T205-LD und einem Materialtyp PC5335, an dem das Polieren bezüglich der Freifläche einer Schneidplatte wie in Beispiel 3 nicht durchgeführt wurde, und wie in
Aus den oben genannten Ergebnissen geht hervor, dass, wenn das Spitzenendpolieren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, der mikrobrüchige Verschleiß, der in einem Bereich mit ultraniedriger Geschwindigkeit in einem mittleren Teil während eines Schneidvorgangs durch einen Bohrer oder einen Kugelfräser entsteht, verringert werden kann, so dass die Standzeit eines Werkzeugs, wie beispielsweise eines Bohrers oder eines Kugelfräsers, der ein Werkstück zerspant, während die Mitte des Spitzenendes des Werkzeugs mit dem Werkstück in Kontakt steht, verbessert werden kann.From the above results, it is understood that when tip-end polishing is performed according to an embodiment of the present invention, microbrittle wear generated in an ultra-low-speed area in a central part during cutting by a drill or a ball end mill is reduced so that the durability of a tool such as a drill or a ball end mill, which cuts a workpiece while the center of the tip end of the tool is in contact with the workpiece, can be improved.
Außerdem zeigt sich, dass, wenn die verschleißfeste Schicht durch das teilweise Polieren einer Freifläche einer Schneidplatte, welche lösbar an einem Spitzenende befestigt ist, teilweise entfernt wird, der mikrobrüchige Verschleiß, der in einem Bereich mit ultraniedriger Geschwindigkeit in einem Mittelteil während des drehenden Zerspanens entsteht, verringert werden kann, so dass die Standzeit des Schneidwerkzeugs, welches ein Werkstück zerspant, während die Mitte des Spitzenendes des Werkzeugs mit dem Werkstück in Kontakt steht, deutlich verbessert werden kann.In addition, it is found that when the wear-resistant layer is partially removed by partially polishing a flank face of an insert detachably attached to a tip end, the micro-brittle wear generated in an ultra-low-speed area in a central part during rotary cutting occurs , can be reduced, so that the life of the cutting tool, which cuts a workpiece while the center of the tip end of the tool is in contact with the workpiece, can be remarkably improved.
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